Simon Wiesenthal, leder for det jødiske dokumentasjonssenteret i Wien, fant Stangl i Brasil hvor han ble arrestert i 1967. Stangl arbeidet da som mekaniker på Volkswagen-fabrikken i São Paulo. Stangl ble 28. februar 1967 tilkalt til sykehuset av trafikkpolitiet som fortalte at Stangls datter var utsatt for en alvorlig ulykke. Ved sykehuset ble han anholdt av politiet. Brasils myndigheter godtok utlevering til Tyskland under forutsetning at han ikke ville bli dømt strengere i Tyskland enn i Brasil under gjeldende lover. Wiesenthal fortalte at Stangl var nummer 3 på hans liste, etter Martin Bormann og gestapo-sjef Heinrich Müller. Brasil aksepterte utlevering forutsatt at Stangl ikke ble straffet strengere i Vest-Tyskland enn i Brasil og Stangl måtte utleveres til Østerrike etter endt soning i Tyskland. I Østerrike skulle han stilles til ansvar for medvirkning i eutanasi-programmet. Stangl ble overlevert i vesstysk varetekt 23. juni 1967.